Klas 4 H4.4 "Elektrische energie vervoeren"

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo g
• Leerjaar 4

§ 2.1 Elektrische energie vervoeren

Doelen van deze les

• begrijpen hoe een generator of een dynamo werkt
• begrijpen hoe een transformator werkt
• berekenen van de spanning met de verhouding van de windingen bij een transformator
• berekenen van de stroomsterkte met de verhouding van de windingen bij een transformator

Wat weet je al? (Kennen en Kunnen lijst)

• De spanning (U) is de snelheid van de elektronen en wordt weergegeven met de eenheid Volt (V).

• De stroomsterkte (I) is het aantal elektronen die per seconde door de stroomdraad gaan en wordt weergegeven met de eenheid Ampère (A)

• Het vermogen (P) is de energie die in één seconde wordt gebruikt en wordt weergegeven met de eenheid Watt (W)

• Het vermogen kun je uitrekenen met de formule P = U . I

Werking dynamo / generator

1. Je fietst.
2. Het wieltje van de dynamo gaat draaien.
3. De magneet gaat draaien.
4. In de spoel gaat een stroom lopen.
5. De lamp gaat branden.

De generator

Een generator is een apparaat die wisselstroom kan opwekken.

Een kleine generator noemen we een dynamo.

Een generator bestaat uit een spoel (een omgewikkeld stroomdraad) en een permanente magneet.

Als de magneet draait, krijgen de elektronen in de spoel een 

zetje en gaan ze verplaatsen. Bij iedere slag van de magneet 

is het zetje een andere kant op ==> wisselende richting dus 

wisselstroom

https:

Elektriciteit

• De elektriciteit wordt opgewekt in thermische centrales, met behulp van stoom. Door met steenkool of aardgas te verhitten ontstaat er stoom die een generator (dynamo) laat draaien, waardoor elektriciteit wordt geproduceerd. 

• De elektriciteit wordt door middel van infrastructuur naar de klanten gebracht, bijvoorbeeld met: hoogspanningslijnen.

Hoogspanningslijnen die de energie door Nederland vervoeren naar de klant.

nova-natuurkunde.secure.malmberg.nl

Hoe wordt elektriciteit vervoerd?

De opgewekte stroom moet van de centrale (een soort van fabriek) naar de huizen gebracht worden. Dit doen we met grote dikke kabels. In Nederland zitten die bijna altijd onder de grond, maar het kan ook bovengronds.

De kabels worden altijd warm, dit betekent dat er energie verloren gaat (en dat kost geld). Hoe meer elektronen er per seconde door de kabels gaan des te warmer deze kabels worden dus we moeten er voor zorgen dat er zo min mogelijk elektronen door de kabels gaan.

De stroomsterkte moet zo laag mogelijk zijn.

Hoe werkt een transformator?

De spanning wordt omhoog gebracht door een transformator. De transformator maakt van normale spaning hoogspanning. (20 000 V wordt 380 000 V)

De transformator bestaat uit twee onderdelen. Dit zijn twee spoelen (gewikkelde stroomdraden) en een weekijzeren kern.

• De eerste spoel (waar de stroom aan komt) noemen we de primaire spoel en de tweede spoel (waar de stroom weg gaat) noemen we de secundaire spoel.

• Tussen deze twee spoelen zit een weekijzeren kern. Deze kern kan magnetisch worden.

nova-natuurkunde.secure.malmberg.nl

Rekenen aan een transformator

• Maak een tabel zoals hiernaast staat
• Haal de gegevens uit de vraag (van de primaire windingen, primaire spanning, secundaire windingen en secundaire spanning zijn er altijd drie gegeven)
• bekijk de verhouding tussen de primaire spanning/secundaire spanning of primaire windingen/secundaire windingen 
• de spanning en de windingen hebben dezelfde verhouding (evenredig)
• de stroomsterkte en de windingen hebben een omgekeerde verhouding (omgekeerd evenredig)
• Het vermogen van de twee spoelen (P=U.I) is gelijk.

	primair	verhouding	secundair
windingen
spanning
stroomsterkte

Wat kun je deze les leren?

• Hoe wordt elektriciteit "gemaakt"?
• Hoe wordt elektriciteit vervoerd?
• Hoe werkt een transformator?
• Hoe reken je met de formule van een transformator?

Korte quiz.

Er volgen nu een paar quiz (meerkeuze) vragen.

Per vraag heb je 10 seconde om een goed antwoord in te vullen.

De vragen gaan over de tot dus ver behandelde stof.

Pak je laptop of je mobiel en zit klaar.

• Meld je eerst aan bij LessonUp en maak een account (gebruik je emailadres van school).
• Nogmaals 10 seconde per vraag!!!!
  

Hoeveel spanning levert het stopcontact?

1. 230 V
2. 220 V
3. 320 V
4. 12 V

Bereken het vermogen als een lamp thuis een stroomsterkte van 2 A heeft.

1. 115 W
2. 2 W
3. 460 W
4. 0,0086 W

Wat is het symbool voor spanning

1. P
2. U
3. I
4. E

Hoeveel Watt is 12 kW?

1. 12 000 W
2. 1 200 W
3. 120 W
4. 0,012 W

Korte quiz (vervolg).

Er volgen nu een paar quiz (meerkeuze) vragen.

Per vraag heb je 10 seconde om een goed antwoord in te vullen.

De vragen gaan over de tot dus ver behandelde stof.

Pak je laptop of je mobiel en zit klaar.

Wat is het symbool voor vermogen

1. P
2. U
3. I
4. E

Wat is hoogspanning?

1. De spanning door een stroomdraad die hoog boven de grond hangt
2. De spanning die groter is dan 10 000 Volt
3. De spanning van het stopcontact
4. De spanning tussen twee ruziënde ministers of presidenten

Wat is er nodig om elektrische stroom op te wekken?

1. spoel en een stroomdraad
2. warmte
3. een bewegende magneet en een spoel
4. een bewegende magneet

Waarom wordt elektrische stroom vervoerd bij een zo hoog mogelijke spanning?

1. Gewoon omdat het kan
2. Om de stroom zo snel mogelijk bij de huizen te krijgen
3. Dan ontstaat er meer elektrische energie
4. Dan is er minder energie verlies

Bij een elektriciteitscentrale wordt er warmte opgewekt.
Waarvoor wordt die warmte gebruikt?

1. Om stoom te krijgen
2. Om de magneet te laten draaien
3. Om de spoel te laten draaien
4. om koelwater te kunnen gebruiken

Bekijk de afbeelding.

Wat is hier de transformatorverhouding?

Up = 100 V

1. 5
2. 20
3. 100
4. 10000

Starter for ten (2 minuten)

Maak de volgende opdracht in je schrift. Neem de tabel over en reken om naar de standaard eenheid.

https://www.online-stopwatch.com/bomb-countdown/full-screen/

1,32 kV	........ V
24 mA	........ A
823 W	...... kW
321 kW	....... W
642 mA	........ A
58000 V	........ kV

• 1320V
• 0,024A
• 0,823kW
• 321000W
• 0,642A
• 58kV

Een transformator werkt op wisselspanning.

1. waar
2. niet waar

Als spanningsbron gebruiken Jorien en Freek een voedingskastje dat de
netspanning van 230 V omzet naar 12 V.
In het voedingskastje zit een transformator met aan de primaire kant een spoel met 400 windingen. Bereken het aantal windingen van de secundaire spoel

1. 21 windingen
2. 19 windingen
3. 7666 windingen
4. 2760 windingen

Een simpele transformator:

Als je een spanning van 5 volt door een spoel met 600 windingen heen stuurt, krijg je uit de andere spoel een spanning van 10 volt. hoeveel windingen heeft de andere spoel?

1. 600 windingen
2. 1200 windingen
3. 300 windingen
4. 100 windingen

De linkerspoel in deze transformator noem
je de .............. en de rechterspoel de .................... .

1. primaire spoel; secundaire spoel
2. secundaire spoel; primaire spoel
3. primaire spanning; secundaire spoel
4. primaire spoel; secundaire spanning

De primaire spoel van deze transformator heeft
250 windingen. De secundaire spoel heeft 1000
windingen. De wisselspanning op de secundaire spoel
is 20 Volt.
Hoe groot is de wisselspanning op de primaire spoel?

1. 5 Volt, gelijkspanning
2. 5 Volt, wisselspanning
3. 80 Volt, gelijkspanning
4. 80 Volt, wisselspanning